近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所二維材料與能源器件研究組研究員吳忠?guī)泩F(tuán)隊與中科院院士包信和團(tuán)隊、研究員吳仁安團(tuán)隊合作，采用激光熱解聚酰亞胺的方法，一步實現(xiàn)了石墨烯電極材料的制備、微型超級電容器單體的構(gòu)建和多個微型超級電容器的一體化集成。

便攜式、可穿戴微電子器件的快速發(fā)展，極大刺激了人們對柔性化微型儲能器件的需求。微型超級電容器，具有充放電快、功率密度高、循環(huán)壽命長、體積小等諸多優(yōu)點，被認(rèn)為是一種極有競爭力的微型功率源。然而，單個微型超級電容器的輸出電壓和（或）電流有限，難以滿足對高電壓、大電流的電子器件的應(yīng)用需求。通常需要將多個微型超級電容器進(jìn)行串聯(lián)和（或）并聯(lián)集成來提高電壓和（或）電流。但是，目前報道的大部分集成化微型儲能器件中，其電極材料合成、圖案化微電極單體制備和多個微型超級電容器的集成一般由多個分離的步驟構(gòu)成，大大增加了制作過程的復(fù)雜度。因此，急需開發(fā)簡單高效的集成化微型超級電容器的制備方法。

基于此，科研人員采用激光熱解聚酰亞胺制備圖案化石墨烯薄膜的方法，一步實現(xiàn)了微型超級電容器電極材料的制備，單體圖案化微電極構(gòu)建和多個微型超級電容器的一體化自集成大大簡化了制作流程，顯著提高了集成器件的整體性。根據(jù)不同的實際應(yīng)用需求，不僅可以對集成化微型超級電容器的形狀和大小進(jìn)行有效調(diào)控，而且能夠?qū)崿F(xiàn)任意數(shù)量平面微型超級電容器的串并聯(lián)集成，有效定制輸出工作電壓和電流。由于集成化微型超級電容器的集流體、電極和導(dǎo)電連接體組成相同且一步制得，所得器件具有良好的一體性、柔韌性和性能一致性。此外，在離子液體電解液中該器件表現(xiàn)出出色的高溫穩(wěn)定性，可在100degC條件下穩(wěn)定工作。因此，該工作為高效簡化制備高度集成化微型超級電容器提供了新的策略，并拓寬了其潛在應(yīng)用場景。

上述工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃、大連化物所創(chuàng)新基金等的資助。相關(guān)成果發(fā)表于近日的《先進(jìn)功能材料》（Adv.Funct.Mater.）上。